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上 海 电力 2 0 0 6 年第2 期 望亭电厂燃气一蒸汽联合循环机组的系统配置 李晓滢 ( 华 东电力设 计院 ， 上海2 0 0 0 6 3 摘要： 望亭电厂燃气一蒸汽联 合循 环工 程为 国内第一批 F级燃机 电厂工 程。文章 介绍 了该 工程 的机组参 数、 主厂房布置和系统配置 ， 着重分析 了系统配置 中给水泵 、 事故冷却水 系统 和调压 站系统 的选 型和设 置。 关键词 ： 燃气一蒸汽联合循环 ； F级 ； 系统配 置 中图分 类号： T M6 1 1 3 文献标识码 ： B 望亭电厂燃气一蒸汽联合循环工程是以天然 气为主燃料的 2 3 0 0 Mw 级燃气一蒸汽联合循 环机组， 单 台机组容量为 3 9 5 4 4 Mw。 由于本工程 为 国 内第一 批 F级 燃 机 电厂 ， 在 设计 中遇 到 了一 些实 际 问题 ， 现结 合工 程实践 ， 对 机组参数 、 主厂房布置和系统配置进行介绍 。 l 机组主要技术参数 望亭电厂燃气一蒸汽联合循环机组采用三压 再热 、 单轴 、 “ 一拖一” 的布置方式 。主机采用 GE P G9 3 5 1 F A 型燃机 ， 三 压 、 一 次 再 热 、 纯 凝 式 D1 0 型汽 轮机 ， 以及 3 9 0 H 型发 电机 。机组在 1 0 0 负 荷下的主要参数如表 1所示 ： 表 1 燃气一蒸汽联合循环发 电机组主要参数 项 目 设计工况 冬季工况 夏季工况 联合循环 出力I MW 3 9 5 4 4 4 1 5 1 7 3 5 2 9 4 联合循环机组热耗 k J ( k W h ) _ 1 6 2 3 5 8 6 2 6 1 3 6 4 0 7 3 主蒸汽压力( 绝压) MP a 9 6 3 l 9 6 2 9 9 2 5 3 主蒸 汽温度 o C 5 6 5 5 5 5 2 8 5 6 5 5 主蒸 汽流量 t h 一 2 8 2 9 2 8 5 5 2 7 1 4 中压过热器出口压力( 绝压) MP a 2 4 0 0 2 4 3 3 2 3 l 5 中压过热器 出口温度 o C 3 0 0 8 3 0 0 3 2 9 8 4 中压过热器 出口流量 t h - 1 3 9 3 4 3 0 3 6 3 再热蒸汽压力( 绝压 ) MP a 2 1 6 l 2 1 8 3 2 1 2 9 再热蒸汽温度 。 C 5 6 5 5 5 5 3 2 5 6 6 2 再热蒸汽流量 t h 3 1 l 3 l 7 3 3 0 0 9 低压蒸汽压力( 绝压) MP a 0 3 6 7 3 0 3 7 3 2 0 3 5 5 8 低压蒸汽温度 o C 3 l 3 4 3 0 5 6 3 l 3 3 低压蒸汽流量 t h 3 6 3 0 3 7 1 3 3 5 1 5 高压缸排汽压力 ( 绝压 ) MP a 2 4 2 7 2 4 5 0 2 3 4 l 高压缸排汽温度 o C 3 6 7 8 3 5 8 5 3 6 8 7 高压缸排汽流量 t h 2 7 1 2 2 7 3 7 2 6 0 2 低压缸排汽压 力( 绝压) k P a 4 8 3 8 3 3 8 6 9 2 5 2 低压缸排汽温度 o C 3 2 3 2 6 1 4 4 3 低压缸排汽流量 t h 3 6 3 0 3 7 1 3 3 5 1 5 循环 水温度 。 C 2 0 0 5 9 3 2 6 1 5 O一 2主厂房 布置 主厂房分成机 岛厂房区域和余热 锅炉 岛区 域。 。 机岛为室内布置 ， 余热锅炉为露天 布置。燃 气一蒸汽联合循环机组为单轴布置 ， 2台机组 中 心距离 为 5 2 IT I 。主 厂 房 横 向从 1号柱 到烟 囱 中 心 距离 为 9 8 0 9 1 I T I 。 2 1 机 岛厂 房布 置 机岛厂房中每台机组为一个单元 ， 每个 单元 为 6 7 I T I 4 0 IT I ， 其 中毗屋 占 1 2 m。整个机 岛厂 房布置分 3 层 ， 0 IT I 层布置燃气轮机发电机组 的 辅助设备 ( 如润滑油模块、 水洗模块 等) 、 凝汽器、 凝 结水泵 、 真空 泵 、 闭式 水热 交换器 、 闭式水泵 、 开 式 水泵及 开 式 水 电动 滤 水 器 等 ； 中 间 层 ( 6 4 5 I T I 层) 主要布置各种管道， 如： 主蒸汽管、 再热蒸汽热 段 、 再热蒸汽冷段、 旁路蒸汽管道 ， 以及主汽门、 中 联门等。运转层 ( 1 1 m层) ， 横 向布置燃气一蒸汽 联合循环机组 ， 其顺序为发电机、 汽轮机 、 压气机、 燃烧 室、 燃 气 轮 机， 同 轴 布 置 ， 轴 中心 标 高 为 11 9 1 4 IT I 。 2 2 余 热锅炉 区域 布置 余热锅炉为卧式布置， 从 烟气过 渡段人 口到 烟囱中心线距离 为 3 2 I T I ， 每 台余 热锅炉设 一烟 囱， 烟囱高度为 7 0 n l 。余热锅炉区域 0 I T I 层布置 高压锅炉给水泵 、 中压锅炉给水泵、 低压省煤器再 循环泵、 连续排污扩容器和定期排污扩容器。余 热锅 炉 区域设置 1 0 5 IT I 8 m3 2 m 的机组 排 水槽 。 3 系统配置 3 1给水 泵选型 每台机组的给水系统各设 2台 1 0 0 oA容量 的 维普资讯 2 0 0 6 年第2 期 上 海 电力 高压 给水 泵和低 压给 水泵 ， 一 台正常运 行 ， 一 台备 用， 在各种运行工况下提供合适参数的给水 。 从 技术 上看 ， 由于 中压 给水要 加热 天然 气 ， 若 高、 中压合泵， 则在调速泵启动和低流量时， 压头 较低 ， 中压 给 水 的 压 力 可 能 会 低 于 天 然 气 压 力 。 这 与 GE公 司 的设 计 理 念 不 符 ， 设 计 要 求性 能加 热器 中的 中压 给水 压 力 大 于天 然 气 压 力 ， 当管 道 泄漏 时 ， 水 泄漏 到天然 气 中 ， 而不 是天 然气 泄漏 到 中压给水。考虑到机组启停频繁 ， 因此分泵更安 全 。 从经济上看， 合泵的维护工作量比分泵略高 ， 而且合泵的价格比分泵高很多。 因此 ， 从经 济和 技术两方 面考 虑 ， 本工程 采用 分 泵方案 ， 高压 给水 泵采用 调速 泵 ， 中压给水 泵采 用 定速泵 。 3 2 事 故冷却 水 系统的设 置 事故 冷却 水泵 的作用是 ， 在 全厂失 电时 ， 用柴 油发 电机组 提供 的 紧急 电源 ， 为 G E 的润 滑 油 冷 却器 提供 冷却水 。 本工程的循环水取 自老厂的循环水母管， 水 源为太 湖水 ， 而老 厂 的 大循 泵 不 接 事 故 电源 。在 此基 础上 ， 如果事 故冷 却水 的水源 取 自太湖 ， 则 不 仅要增设闭式水系统的事故冷却水泵 ， 还需增设 小循环水泵 ， 这将增加设备投资和柴油发 电机容 量 。太 湖取 水 口离 主 厂 房路 途 遥 远 ， 此方 案 不 仅 管道敷设工作量很大， 而且老厂循环水泵房也没 有空间来布置所需水泵 。考虑到该系统长期处于 备 用状 态 ， 经 与 G E协商 ， 最终 采用 优化 系统 的 方 案 来解决 水 源问题 。 经 GE确认 ， 在全厂失 电时 ， 用 4 0 0 m。的水 通 过事故 冷却 水泵 循环 冷却润 滑油是 可行 的 。因 此 ， 本工程放大 了凝结水储存水箱的容量 ， 利用水 箱 中的 水 ， 通 过 事 故 冷却 水 泵 循 环 冷 却 润 滑 油 。 机组在再次启动前清洗水箱即可保证凝结水的水 质 。该方案只增加了水箱容量， 省去了小循环水 泵 、 长途管线敷设的投资 ， 而且优化了柴油发电机 的 容量 。 根据 火 力 发 电厂 设 计 技 术 规 程 ， 3 0 0 MW 机组 的补 水箱不 小 于 1 0 0 m。 ， 因此 本项 目的凝 结 水箱容量最终选用 5 0 0 m。 。 3 3调压 站 系统 的设 置 本工程设置一套调压站系统 ， 对天然气气压 进行调节以满足燃气轮机对气压和气量 的要求。 “ 西气东送” 工程送至的天然气先经调压站系统调 压 ， 再 经过 滤器 除去 尘埃 和水 分 ， 最 终供 给燃气 轮 机 的多 只燃 烧器 燃烧 。 调压 站的 型式 关 系 到 天然 气 的 正 常供 应 ， 选 择合 适的配 置非 常重 要 。 3 3 1 调 压装 置配 置 的型式 调压装 置配 置主 要有 如下 2种 型式 ： ( 1 )一 台燃 气 机 组 配 置 一套 调压 装 置 ， 一 套 调压装置设置 2条调压路， 采用一运一备的运行 方式 ， 即单元制 。每条调压路的设计流量不小于 7 5 0 0 0 m。 h 。当运行路发生故障时 ， 备用路启 动 运 行 。 ( 2 )2台燃气机组 配置一套调压装 置， 一套 调压装置设置 3条调压路 ， 采用二运一备的运行 方式 ， 即母管制。正常工作时， 2条调压路同时向 2台燃机供气 ， 第 3路作为备用 路。当任何一路 运行路发生故障时 ， 备用路启动运行 。 3 3 2 2种调压 装置 配置 型式 的 比较 ( 1 )调 压精 度 二运一备方式有 3条调压管路 ， 每条调压管 路 的通 流能力 为 7 5 0 0 0 m。 h 。 由于 词压 管 路 存 在压差 ， 当其中 2条管路运行 时， 会产生互相干 扰 。在调 压装 置进 口处加 装节 流孔板 可 以在一 定 程度上降低压差 ， 但不能完全消除这种干扰 ， 2条 调压管路会有 3 0 5 0 k P a的压差 。 一 运一备方式是一路运行一路备用 ， 不存在 2路压力互扰的问题， 因此在调压精 度上优 于二 运一 备方 式 。 ( 2 )燃机 运行 安全性 二运一备方式设 置 3条调压管路， 其中 2路 运行 ， 一路为 2台燃机所配置的公用备用。当一 条运行路产生故障停用而备用路又不能及时启动 运行 时 ， 势 必影 响 2台燃 机 的 运行 。一 运 一 备方 式设置 2条调压管路 ， 一路运行 ， 一路备用 ， 为一 台燃机所配置， 当运行管路发生故障停用而备用 管路又不能及时启动运行 时， 只造成一台燃 机的 停运。所以从燃机的运行安全性 、 可靠性方面来 看， 一运一备方式优于二运一备方式。 ( 3 )设 备控 制 二运一备方式由于设置 3条调压管路 ， 为 了 降低运行 中 2条调压管路之间的压差 问题 ， 就需 加 装节 流孔板 ， 由于 节 流孑 L 板 的 调节 还 需要 加 装 差 压导 阀来控 制 ， 控制结 构较 为复 杂 。所 以从 设 一 1 51 维普资讯 上 海 电力 2 0 0 6 年第 2 期 西门子 V 9 4 3 A燃气轮机控制系统 虎 煜 ， 陈学文 ( 上海汽轮机有 限公 司， 上海2 0 0 2 4 0 ) 摘要 ： 通过 2次打捆招标 ， 我国成功地引进 了先进 的 F E重型燃气 轮机 和联 合循环 发电设备 技术 ， 一大批 F E燃气一蒸汽联合循环电站正在建设 中 ， 有 的已经投产发 电。文章介绍了西门子公司 V9 4 3 A 型燃气轮机 控制系统( TE L E P E R X X P ) ， 并对其控制系统的硬件结构 、 特点及 软件功能 等进行分 析 ； 重 点论述 了通过 S i ma d y n D、 S 5 9 5 F 、 T X P三种子系统来实现燃机的闭环 控制、 开环控 制和机组保 护 的功 能与特点 ， 以利 于燃机 项 目的更好执行 。 关键词 ： 燃 气轮机； 控制系统 ； V9 4 3 A型燃 机 中图分类号 ： T P 2 7 4 文献标识码 ： B l 控 制系统 的结构特点 西 门子 V9 4 3 A 型燃 机 为 F级 燃 机 ， 在 燃 机 以市场换技术的打捆招标第二轮中， 上海 电气与 西 门子的联合体获得了 9台该型号燃气轮机的合 同， 其控制系统均采用西 门子的 T E L E P E R M XP 系统 。 TE L E P E R M X P系统 包 括 了 E S工程 师 站 、 OT操作 员终端 、 P U 和 S U 服务器 、 WI NT S系 统、 GP S主时钟装 置、 AP开环控制 柜、 S i ma d y n 闭环控制柜 、 $ 5 - 9 5 F故 障安全型保 护柜 、 Me a s u r e me n t 测量柜 、 远程 I 0柜及网关等与外界的 接 口装置 。其整个 网络 系统分 为 Te r mi n a l B u s 和 P l a n t B u s 两层 ， 两层 网络合起来叫 S I NE C H1 总线系统。燃机和汽机的控制柜都连接在该网络 上 。 1 1 S i m a d y n D控 制 系统 1 1 1 系统 介绍 S i ma d y n D控制系统是一种快速处理的控制 系统， 其结构为框架式 。在燃机控制 中使用 S i ma d y n D实现闭环控制功能 ， 主要包括 ： P M6控 制器、 E M1 1框 架 I O、 E A1 2框 架 I O、 C S 7+ S S 5 2 P r o fi b u s D P 总 线 接 口、 C S H1 1以 太 网 接 口、 C S 1 2 、 C S 2 2框 架 连 结 、 Ad d F E M 多 功 能 I O 模件等。 在 S i ma d y n D系统中， 通过 4 6 个软件包来实 现各种控制功能主要包括 ： 转速控制 、 负荷控制 、 排气温度控制 、 燃料量计算 、 燃烧方式切换、 阀位 控制 、 启动控制等。 1 1 2 通 信接 口 在 S i ma d y n D控制 系统 中提供 了多种接 口 以满足控制 的需要。主要的接 口类型有工业以太 网接 口、 P r o fi b u s DP